Волна горения

Рис. 5.19а. Зависимость экстремальной величины приведенной скорости распространения волны горения от тепловой характеристики смеси

В части I приводятся основные уравнения механики и теплофизики многофазных сред различной структуры, рассматриваются методы описания межфазного взаимодействия в дисперсных средах, исследуются ударные и детонационные во.п-ны и волны горения в конденсированных средах, газовзвесях и пористых телах, дается теория обработки и упрочнения металлов взрывом. [c.2]

Для определенности будем считать, что фронт химических превращений распространяется по неподвижной горючей смеси справа налево (обратная волна горения). Тогда для стационарности основной системы уравнений необходимо, чтобы система отсчета двигалась вместе с фронтом горения. [c.349]

При низкочастотных колебаниях (например 2 Гц) скорость горения изменялась бы в соответствии с этим стационарным законом и колебания не возрастали бы. Увеличение частоты колебаний при сохранении амплитуды приведет к тому, что колебания скорости горения будут изменяться как по амплитуде, так и по фазе, поскольку волна горения не будет успевать приспосабливаться к новым условиям. [c.118]

Недавно было произведено достаточно полное исследование устойчивости волн горения с учетом теплопроводности и диффузии в линейном приближении [16]. В принятой модели горения существенными являются два безразмерных параметра число Льюиса Ье = О/к — отношение коэффициента диффузии В к коэффициенту температуропроводности к и величина во = Е(Т — To)/(i TД ), характеризующая теплоподвод в волне (Т — наибольшая температура в волне). [c.140]

Одним из интересных результатов исследования явилось обнаружение в такой неподвижной среде, начальная плотность которой распределена по закону р = б /г самоподдерживающихся автомодельных волн горения с нулевой энергией инициирования. На рис. 38 представлен пример профиля температуры в такой волне. [c.153]

Расчеты инициирования термоядерной тепловой волны при сосредоточенном подводе энергии для более сложной модели, учитывающей наличие двух компонент плазмы — ионов и электронов, каждая из которых имеет свою температуру, а также их вязкость, с определением пороговой энергии и структуры одномерной плоской волны горения проводились в уже упоминавшейся работе [3]. Роль вязкости оказывается малой, роль же различия температур и теплопроводности электронной и ионной компонент на существенно нестационарном этапе развития волны весьма значительна. Предполагалось, что начальная энергия сообщается электронному газу, поэтому первоначально по холодной среде распространяется лишь тепловая волна в электронном газе, нагревание ионов происходит вследствие процесса выравнивания температур компонент, температура электронов всюду превышает ионную. При достижении ионным газом температуры интенсивного протекания термоядерной реакции выделяющееся в глубине волны тепло передается в ее головную часть электронной теплопроводностью. В случае воспламенения в глубине волны температура ионов превышает электронную, в головной части волны более нагретой продолжает оставаться электронная компонента. Наконец, на развитой стадии распространения тепловой волны во всей ее основной области температура ионов существенно превышает температуру электронов. [c.158]

В качестве начальных данных выбирались несколько возмущенные распределения Т и /3 в стационарной одномерной волне горения, идущей в направлении оси х в момент времени, когда ее фронт расположен недалеко от сечения х = 0. Изучалось развитие возмущений и выход волны горения на другие режимы распространения. [c.159]

В [14] обращено внимание на возможность турбулизации плазменного потока при пробое вблизи поверхности мишеней, в особенности при дозвуковых режимах течения. При этом ожидается, что мелкомасштабные турбулентные пульсации должны интенсифицировать процессы энерго- и массопереноса вблизи фронта поглощения, увеличивая тем самым скорость волны горения . Турбулентность более крупных масштабов способна разрушать структуру факела. Отметим также работу [16], в которой предложен возможный механизм инициирования плазмы вблизи диэлектрических поверхностей, обусловленный пробоем воздуха при термическом растрескивании облучаемой поверхности и образовании на поверхности разноименных электрических зарядов с плотностью — 10 см . Трещинный механизм пробоя может способствовать понижению пробоя массивных частиц. [c.153]

Таким образом, скорость распространения даже для водорода недостаточна, чтобы смесь, зажженная около свечи, успела вся загореться в течение короткого промежутка времени, соответствующего процессу сгорания в двигателе. Волна горения должна успеть добежать до той части камеры сжатия, где находятся наиболее удаленные от свечи частицы смеси. [c.194]

Для получения наибольшей мощности двигателя необходимо, чтобы рабочая смесь в цилиндре сгорала за 0,003—0,005 сек. Волна горения в этом случае распространяется со скоростью 25—30 м, сек. Такое горение является нормальным. [c.31]

Наиболее типичны два способа передачи энергии в веществе. Первый способ обусловлен молекулярными процессами переноса (теплопроводность), второй — распространением гидродинамических возмущений (ударная волна). В соответствии с указанными способами передачи энергии, различают два типа волн химической реакции — горение и детонацию. Волны горения, распространение которых обусловлено сравнительно медленными молекулярными процессами переноса, движутся со скоростью гораздо меньшей, чем скорость звука в веществе, и не сопровождаются значительными изменениями давления. В волнах детонации, которые распространяются по веществу со сверхзвуковой скоростью, химическая реакция возбуждается ударной волной. [c.285]

Функция п х, t) описывает распределение температуры в случае, когда движение волны горения определяется процессом передачи тепла, либо концентрацию, когда движение волны определяется диффузией конечного продукта, ускоряющего химическую реакцию. Не ограничивая общности, можно считать, что п х, ) изменяется в интервале 0<ге<1, я = О соответствует исходному состоянию среды, а /г = 1 — конечному состоянию, когда химическая реакция полностью закончилась. Функция q (п), описывающая источник, пропорциональна скорости химической реакции, причем д (0) = (1) = О, а при значениях п между нулем и единицей q п) > 0. [c.286]

Будем искать такое распределение п х, ), которое отвечает перемещению волны горения как целого справа налево с постоянной скоростью [c.286]

Рассмотрим два предельных случая. Для теплового механизма распространения волны горения, при котором движение обусловлено передачей тепла, выделившегося в результате химической реакции, характерна чрезвычайно резкая зависимость скорости химической реакции от температуры, функция q (п), характеризующая источник тепловыделения, практически отлична от нуля лишь на небольшом интервале п вблизи [c.286]

Отсюда получаем выражение для скорости волны горения (Я. Б. Зельдович, 1938) [c.287]

Таким образом, при u Dq (0) всегда существует решение уравнения (3.2), удовлетворяющее условию у = О в обеих точках ге = О и ге = 1. Можно показать, однако, что распространению волны горения по первоначально однородному веществу всегда отвечает минимальная из возможных скоростей [c.287]

Рис. 4. Кривые Гюгоньо (Я — для ударных волн, Г — для волн горения).

Фиг. 77. Зависимость экстремальной величины коэффициента скорости распространения волны горения от тепловой характеристики смеси 1—область нестационарной детонации 2—стационарный режим детонации, 3—максимальная скорость горения, 4—область нормального горения.

Рис. 5.196. Зависимость экстремальной величины числа Mi для раснространенпя волны горения от тепловой характеристики смеси 1 — область нестационарной детонации,

Рис. 5.4.3, Траектории фронтов волн, горения (сшюшные линии) и сжатия пористого скелета (штриховые липни), соответствующие различным теплотам горения пороха Qo (МДж/кг) и температурам воспламенения T s(K). Кривые 1 — для Qo = 5,9, Та = 353, 2 — для 2,0 и 303, 3 — для 2,0 и 353. Остальн1,1е условия те же, что для рис. 5.4.2

Первый — режим плавного перехода горения в детонацию — реа.иизуется, когда скелет в волие сжатия сильно разогревается, что приводит к ускорению волны горения (см. сплошную линию 2 ниже точки С па рис. 5.4.3), которая догоняет и поглощает (в точке С) волну сжатия скелета (штриховая линия 2). Образовавшаяся нестационарная детонационная волна выходит на режим стационарного распространения. Этот режим имеет место в случае пи и ой температуры воспламенения Ts- [c.438]

Рассмотрим волну горения, движущуюся в горючей смеси газов справа налево со скоростью = onst. Если среда движется навстречу пламени со скоростью и = , то мы должны получить неподвижный в пространстве фронт горения. В системе координат, связанной с фронтом пламени, структуру волны горения описывают следующие уравнения [c.344]

И. в. 110 характеру физ. явлений в переходной области и иехаиизму перемещения во ми. случаях бли ки к волнам горения и детонации в газовой динамике и отличаются от них механизмом подвода необходимой для ионизации энергии. В волнах горения и детонации источником энергии является энергия хим. реакции, идущая в основном на нагрев и разгон (в волне детонации) газа. В И. в. энергия подводится извне и затем тратится на нагрев и ионизацию газа, а разгона среды обычно по происходит. [c.188]

В активных колебат. Н. с., в к-рых возможно одно-вреи. существование мн. мод (типов) колебаний с разл. частотами, получающих энергию от общего источника, возникает явление конкуренции мод, т. к. связь между модами порождает зависимость нелинейного затухания или усиления каждой из мод от интенсивности других. Конкуренция мод приводит к тому, что в итоге превалирует одна из них и колебания автогенератора происходят на соответствующей ей частоте. Если. моды равноправны и связь их взаимна, то устанавливается режим генерации моды, преобладавшей вначале. В таких Н. с., как, напр., лазер, конкуренция мод происходит и во времени, и в пространстве, что приводит, в частности, к установлению в пространственно-симметричном протяжённом автогенераторе несимметричных в пространстве распределений поля с преобладанием одной из встречных волн. Это один из простейших примеров самоорганизации в Н. с.— возникновение пространственного порядка из нач. беспорядка и образование сложных пространствевных структур в однородных (протяжённых) неравновесных Н. с. (физ., хим., биологических и т. п.). Примерами самоорганизации в Н. с. являются конвективные ячейки жидкости, подогреваемой снизу, волны горения, волны популяций в экологич. системах, волновые возбуждения в сердечной ткани. [c.314]

Н. у. м. ф. возникают также как результат применения приближения Хартри — Фека к многочастичным квантовомеханич. системам и имеют в этом качестве применения в атомной В ядерной физике. Еще одним источником Н. у. м. ф. является хим. физика. Это— Н. у. диффузии, описывающие волны горения и детонации, а также колебат. хим. реакции (см. Автоволны). К ним примыкают возникшие в биофизике ур-ния, описывающие распространение импульса по нервному волокну. Ур-ния этих типов возникают в задачах о самоорганизации (см. Синергетика) и диссипативных структурах. [c.315]

Если ф-ция /(м) имеет Я-образный вид, то ур-ние (7) описывает движение стационарной волны переключения (си. Автоволнт). Матем. образом такой волны на фазовой плоскости (м , и), = х — VI, является сепаратриса, соединяющая два устойчивых стационарных состояния Ц] м(—оо) и 3 = и(оо). Модель (7) характерна для мн. задач физики горения, биологии, экологии и т. д. Она рассматривалась в 30-е гг. А. Н. Колмогоровым, П. Г. Петровским, Н. С. Пискуновым (распространение эпиде,иий) и Я. Б. Зельдовичем и Д. А. Франк-Каменецким (волна горения). Причиной нетривиального поведения систем типа (7) является положительная О. с., формирующаяся между потоком / = —Оди дх и самой величиной и. Для стационарной волны переключения такое самовоздействие осуществляется по схеме [c.387]

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) является уникальной самоорганизующейся технологией получения материалов. Синтезирование при этом происходит в волне горения, самораспро-страняющейся по спрессованной заготовке, содержащей необходимые порошковые компоненты [347]. При прохождении волны горения по заготовке на фронте волны образуется твердо-жидкая реакционная масса. Существует оптимальное соотношение между количеством твердой и жидкой фаз, при котором возможна обработка давлением (экструзия, прокатка) материала в условиях сверхпластичности. Это позволяет при сочетании СВС с обработкой давлением получать полуфабрикаты и изделия различной формы, измельчать зерно, снижать пористость. [c.227]

Исследования различных авторов показывают, что существует определенный интервал времени задержки от инициирования волны горения до приложения давления компактирования, при котором пористость минимальна. Материал с минимальной пористостью отвечает условиям неравновесности системы, при которых в процессе деформации самоорганизуются диссипативные структуры, обладающие фрактальностью. Поэтому в процессе получения беспористых материалов управляющими параметрами являются давление и температура компактирования, определяющие бифуркационную неустойчивость предыдущего состояния системы по отношению к последующему в результате образования сдвигонеустойчивых фаз. При этом переходе движущей силой процесса является стремление системы к минимизации энтропии при самоорганизации диссипативных структур. Здесь полностью применима S-теорема Климонто-вича о минимуме производства энтропии при самоорганизации структур. Именно самоорганизация обеспечивает оптимизацию структуры и минимальную пористость заготовки. Обеспечение режимов турбулизации в СВС связано с управлением кинетикой реакции горения. [c.228]

Оба приведенных примера относятся к распространению тепловых волн в твердых телах, когда с хорошей точностью можно пренебрегать влиянием деформации и движения среды на поведение экзотермических волн. Экзотермические волны в твердых телах без их газификации в настоящее время наиболее полно исследованы экспериментально и теоретически при так называемом безгазовом горении конденсированных систем. Эти исследования начались после того, как в 1967г. удалось осуществить горение в безвизовой системе, в которой исходным материалом была спрессованная смесь порошков титана и бора, а продуктом реакции — диборид титана [9]. При этом волна горения распространялась по цилиндрическому образцу со скоростью в несколько см/с температура в волне горения вследствие сильной экзо-термичности реакции соединения титана с бором превышала 3000 К. Подобные процессы получили название самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и в настоящее время нашли интересные и важные приложения в технологии. Сейчас известны многие реакции подобного типа, в которых реагентами являются металлы (титан, цирконий, гафний, молибден и др.), неметаллы (бор, углерод, кремний и др.), соединения элементов (азиды, углеводороды и др.). Продукта- [c.128]

Ясно, что рост температуры стенки со временем ускоряет формирование экзотермической волны, а уменьшение температуры замедляет этот процесс и может вообгце воспрепятствовать ему, т.е. волна горения не возникнет. Аналогична ситуация и в тех случаях, когда помимо механизма тепловыделения и теплопроводности сугцествуют другие механизмы отвода тепла от среды. При инициировании экзотермической волны в холодной среде путем соприкосновения с резервуаром тепла конечной емкости, например, с первоначально нагретой конечной областью внутри самой среды, возникновение волны или затухание экзотермической реакции зависит от свойств функций, харак-теризуюгцих тепловыделение и тепловые потери, и от свойств коэффициента теплопроводности (конечно, важную роль играют и условия теплопередачи на границах области). Во всех этих случаях естественно возникает понятие о пороговой энергии инициирования распростра-няюгцегося экзотермического процесса. [c.142]

Описанную постановку задачи можно интерпретировать как горение тонкого слоя вещества на поверхности полубесконечного круглого цилиндра при поджигании слоя со стороны торца цилиндра. Уменьшение параметра при сохранениии остальных параметров соответствует увеличению диаметра цилиндра. Рассматриваемая серия расчетов показывает, что в области неустойчивости стационарного одномерного фронта горения при малых диаметрах цилиндра осуществляется пульсирующая одномерная волна горения. При увеличении диаметра цилиндра сверх некоторого порогового значения горение распространяется в виде двумерной стационарной волны, перемещающейся по спирали (спиновое горение). Фронт этой волны имеет один период. При дальнейшем увеличении диаметра, начиная с некоторого, образуется структура, на фронте которой укладываются два периода. [c.160]

В недавней работе [24] удалось с достаточной степенью точности рассмотреть задачу о детонации в постановке, в определенном смысле близкой к рассмотренной выше задаче о двумерной волне горения. Решение вновь игцется в по л у по лосе ж>жо, 0< <Ь.В качестве начального состояния задается одномерная стационарно распространя-югцаяся в направлении оси х волна нормальной детонации, передний фронт которой находится при ж = 0. Боковые границы полуполосы непроницаемы для газа, т.е. на них скорость газа в направлении оси у равна нулю. При х = —хо задаются условия отсутствия отражения возмугцений, идугцих от волны в область за ней, причем хо выбира- [c.163]

В [17] построены математические модели поздней стадии эволюции плазменных микрообластей, возникающих вокруг аэрозольных частиц под действием лазерного излучения в режимах ударной волны и дозвуковой волны горения. При этом на основе моделирования обратной задачи по характеристикам незатухающих решений для движения фронта плазмы в окружающем воздухе уточнялись требования к краевым условиям (параметрам плазмы первичного пробоя), для которых незатухающие решения задачи существуют. Из расчетов следует возможность относительной стабилизации микрофакела размером (2- 4)-IQ- см вблизи частицы корунда с начальной допробойной температурой ее поверхности (6- 8)-10 К, интенсивностью излучения СОг-лазера / = 4-10 ВтХ Хсм 2 (3-f-23) с. Стабилизация объясняется уменьшением потока пара с поверхности частицы по мере ее испарения. [c.153]

По данным работы [5] при инициировании излучением Nd-лазера (/ 1ч-30 МВт см 2, / 0,3 мс, беспичковый режим) вблизи макромишеней плазмы, распространяющейся в виде дозвуковой волны горения , концентрация электронов Л е= 10 см . [c.179]

Метастабильргая жидкость 112, 185 Многофотонное оптическое смешение 222 Механизмы распространения оптического разряда быстрая волна ионизации 153 дозвуковая волна горения 39, 153 радиационный 152 светодетонаиионный 152 температу1)иая волна пробоя 161 Модель переноса излучения 95 [c.253]

С позиций синергетики нестабильность разрушения можно связать с автоволнами, обеспечивающими самоорганизацию процесса диссипации энергии. Автоволнами принято называть волны, распространяющиеся в активных средах, т. е. в средах с распределенными запасами энергии [97]. Материалы, находящиеся под нагрузкой, являются именно такими средами. Для наглядности сравним распространение трещины в трубопроводе и волны горения в бикфордовом шнуре, подожженном с одного конца. Бегущую вдоль шнура волну горения обычно рассматривают как автоволну, в процессе распространения которой вещество шнура из высокоэнергетического состояния переходит в низкоэнергетическое состояние (пепел и газы), причем часть энергии в этом процессе рассеивается, а другая расходуется на возбужде- [c.130]

И сходящееся движение клеток. Клетки агрегируются, появляются споры которые выживают в жестких условиях. Явления самоорганизации даже в рамках данного выше определения весьма разнообра ны волны горения, волны популяций, импульсы в нервных волокнах, спиральные волны (ревербераторы) в сердечной ткани, волны депрессии в тканях мозга и сетчатке глаза и т. д. Но все это разнообразие, как и в случае простых колебаний и волн, может быть описано в рамках небольшого,, числа единых моделей. [c.32]

Можно указать ряд аспектов проблемы, требующих дальнейшего исследования. В частности, несомненный интерес представляет влияние начальной температуры заряда. Ее роль может проявляться не только как вклад в температуру горячих точек.за фронтом ударной волны и в скорость распространения волн горения из очагов, но и в изменении физико-химических свойств исходного ВВ, что может привести к смене механизмов и пределов инициирования детонации. Требует выяснения связь между свойствами различных добавок (флегматизирующих, сенсибилизирующих и др.) и макрокинетичес-кими закономерностями процесса. Наряду с размером зерен ВВ, на образование эффективных очагов реакции может оказать влияние и их форма. Представляет, в частности, интерес вопрос о возможной анизотропии чувствительности текстурированных (например, литых) зарядов ВВ к ударно-волновым воздействиям. Совершенно не изучен вопрос о кинетике взаимодействия продуктов взрыва с энергетическими добавками в ВВ, такими как алюминий, магний и т.д., а также процессы в ВВ, содержащих механическую смесь окислителя и горючего. [c.336]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...